DE102016217106A1 - Switch lock for an electrical switch and electrical switch with such a switch lock - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Schaltschloss für einen elektrischen Schalter offenbart, wobei das Schaltschloss eine Feder, einen Verrastmechanismus und ein Betätigungselement umfasst, mit welchem eine Schaltwelle des elektrischen Schalters betätigt wird zum Öffnen (OFF-Position) oder Schließen (ON-Position) des elektrischen Stroms, wobei beim Schließen des elektrischen Stroms das Betätigungselement in Richtung der ON-Position betätigt wird und dadurch die Feder gespannt wird und bei Erreichen der ON-Position der Verrastmechanismus die Energie der Feder freigibt zur Betätigung der Schaltwelle des elektrischen Schalters.There is disclosed a switch lock for an electric switch, wherein the switch lock comprises a spring, a latching mechanism and an actuating element, with which a switching shaft of the electric switch is actuated for opening (OFF position) or closing (ON position) of the electric current, wherein when closing the electric current, the actuating element is actuated in the direction of the ON position and thereby the spring is tensioned and upon reaching the ON position of the latching mechanism releases the energy of the spring for actuating the switching shaft of the electrical switch.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schaltschloss für einen elektrischen Schalter und einen elektrischen Schalter mit solch einem Schaltschloss. The invention relates to a switch lock for an electrical switch and an electrical switch with such a switch lock.

Durch die immer höher werdenden Anforderungen an Leistungsschalter bezüglich der Baugröße, Stromtragfähigkeit usw. werden auch die Anforderungen an die innere Mechanik immer anspruchsvoller. Aus diesem Grund ist in der Bauteilauslegung speziell am Schaltschloss durch die hohe Federkraft, welche zum Schalten der Kontakte und erzeugen der Kontaktkraft bzw. des Durchdruckwinkels benötigt wird, eine physikalische Grenze erreicht. Due to the ever increasing demands on circuit breakers in terms of size, current carrying capacity, etc., the demands on the internal mechanics are becoming increasingly demanding. For this reason, a physical limit is reached in the component design, especially at the switching mechanism, due to the high spring force which is required for switching the contacts and generating the contact force or the throughpressure angle.

Bisher wird in Schaltschlössern die Energie bis zum Umschaltpunkt des Schaltschlosses aufgebaut. Am Umschaltpunkt beginnt die Drehung der Schaltwelle zum Öffnen oder Schließen des elektrischen Schalters. So far, the energy is built up in switching locks to the switching point of the switching mechanism. At the switching point, the rotation of the switching shaft to open or close the electrical switch begins.

Um die mechanische Beanspruchung auf Bauteile so gering wie möglich zu gestalten, wird in dieser Erfindung die maximal gespeicherte Energie herangezogen zum Betätigen des Schaltschlosses. In order to make the mechanical stress on components as small as possible, the maximum stored energy is used in this invention for actuating the switching mechanism.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Schaltschloss für einen elektrischen Schalter zur Verfügung zu stellen, welches zum Betätigen der Schaltwelle so viel gespeicherte Energie wie möglich verwendet. The invention is therefore based on the object to provide a switching mechanism for an electrical switch, which uses as much stored energy to actuate the switching shaft as possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Schaltschloss für einen elektrischen Schalter gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Schaltschlosses sind in Unteransprüchen angegeben. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß ebenso durch den elektrischen Schalter gemäß Anspruch 4 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen elektrischen Schalters sind in den Unteransprüchen 5 und 6 angegeben. This object is achieved by the switching mechanism for an electrical switch according to claim 1. Advantageous embodiments of the switching mechanism according to the invention are specified in subclaims. The object is also achieved by the electrical switch according to claim 4. Advantageous embodiments of the electrical switch according to the invention are specified in the subclaims 5 and 6.

Das Schaltschloss für einen elektrischen Schalter gemäß Anspruch 1 umfasst eine Feder, einen Verrastmechanismus und ein Betätigungselement, mit welchem eine Schaltwelle des elektrischen Schalters betätigt wird zum Öffnen (OFF-Position) oder Schließen (ON-Position) des elektrischen Stromes, wobei beim Schließen des elektrischen Stromes das Betätigungselement in Richtung der ON-Position betätigt wird und dadurch die Feder gespannt wird und bei Erreichen der ON-Position der Verrastmechanismus die Energie der Feder freigibt zur Betätigung der Schaltwelle des elektrischen Schalters. The switch block for an electric switch according to claim 1 comprises a spring, a latching mechanism and an actuating element, with which a switching shaft of the electric switch is actuated for opening (OFF position) or closing (ON position) of the electric current, wherein when closing the electric current, the actuator is actuated in the direction of the ON position and thereby the spring is tensioned and upon reaching the ON position of the latching mechanism releases the energy of the spring for actuating the switching shaft of the electrical switch.

Vorteilhaft hierbei ist, dass der maximale Energiegehalt der Feder ausgenutzt wird. Durch die Verrastung wird die Feder maximal ausgelenkt und die maximale Energie an die Schaltwelle übertragen. Bei üblichen Schaltschlössern wird die Energie der Feder bereits bei ca. 70 % freigegeben. Es wird nicht nur die Energie der Feder vorteilhaft genutzt, sondern auch der größere Hebelarm von Gleitachse bis Federachse, wodurch ein deutlich größeres Drehmoment an der Schaltwelle anliegt. Ebenso ist vorteilhaft, dass keine reibungsbedingten Schwankungen am Umschaltpunkt des Mechanismus auftreten. Auch ist der Umschaltpunkt unabhängig von der Betätigungsgeschwindigkeit des Betätigungselements. Durch die Verrastmechanismus wird die Freigabe nicht über ein Kräftegleichgewicht bestimmt, welches durch äußere Einflüsse beeinträchtigt wird. Vorteilhaft ist weiter, dass das Schaltschloss in einem geringen Bauraum umsetzbar ist. Durch die maximale Ausnutzung der Federenergie kann diese kleiner und somit günstiger und mechanisch stabiler ausgelegt werden. Ebenso vorteilhaft ist die Erhöhung der Einschaltsicherheit. Durch die definierte Energiemenge, welche keinen Schwankungen durch äußere Einflüsse unterliegt, ist eine genauere Abstimmung zwischen Schaltschloss und Schaltwelle gegeben. The advantage here is that the maximum energy content of the spring is utilized. By locking the spring is deflected maximum and transfer the maximum energy to the shift shaft. In conventional switching locks, the energy of the spring is already released at about 70%. It is used not only the energy of the spring advantageous, but also the larger lever arm of the sliding axis to the spring axis, whereby a significantly larger torque is applied to the shift shaft. It is also advantageous that no frictional fluctuations occur at the switching point of the mechanism. Also, the switching point is independent of the operating speed of the actuating element. Due to the locking mechanism, the release is not determined by an equilibrium of forces which is impaired by external influences. A further advantage is that the switching mechanism can be implemented in a small space. Due to the maximum utilization of the spring energy, this can be designed smaller and thus cheaper and more mechanically stable. It is also advantageous to increase the switch-on safety. Due to the defined amount of energy, which is not subject to fluctuations due to external influences, a more precise coordination between switching mechanism and switching shaft is given.

In einer Ausgestaltung ist das Betätigungselement als Kipphebel oder als Drehhebel ausgebildet. In one embodiment, the actuating element is designed as a rocker arm or as a rotary lever.

In einer weiteren Ausgestaltung wird der Verrastmechanismus durch Berührung des Betätigungselements aktiviert. In a further embodiment, the latching mechanism is activated by touching the actuating element.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß ebenso durch den elektrischen Schalter gemäß Anspruch 4 gelöst, der ein erfindungsgemäßes Schaltschloss umfasst und eine Schaltwelle, wobei die Schaltwelle betätigbar ist von der Energie der Feder. The object is also achieved by the electric switch according to claim 4, which comprises a switching mechanism according to the invention and a switching shaft, wherein the switching shaft is actuated by the energy of the spring.

In einer Ausgestaltung des elektrischen Schalters gibt bei Erreichen der ON-Position der Verrastmechanismus die Energie der Feder frei zur Betätigung der Schaltwelle des elektrischen Schalters und die Schaltwelle bringt mindestens einen Bewegkontakt mit einem Festkontakt in mechanischen Kontakt. In one embodiment of the electrical switch, when the ON position is reached, the latching mechanism releases the energy of the spring for actuating the switching shaft of the electrical switch and the switching shaft brings at least one moving contact into mechanical contact with a fixed contact.

In einer weiteren Ausgestaltung ist der elektrische Schalter als Leistungsschalter ausgebildet. In a further embodiment, the electrical switch is designed as a circuit breaker.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung so wie die Art und Weise, wie sie erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die in Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert werden. The above-described characteristics, features and advantages of this invention, as well as the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the embodiments, which will be explained in more detail in connection with the figures.

Dabei zeigen: Showing:

1 Umschaltpunkt im Stand der Technik und erfindungsgemäßer Umschaltpunkt zwischen ON-Position und OFF-Position; 1 Switching point in the prior art and inventive switching point between ON position and OFF position;

2 vereinfachte Darstellung der Energie über dem Weg des Betätigungselements; und 2 simplified representation of the energy over the path of the actuator; and

3 Elektrischer Schalter mit erfindungsgemäßem Schaltschloss. 3 Electric switch with switching mechanism according to the invention.

In 3 ist ein elektrischer Schalter 500 mit einem Schaltschloss 100 dargestellt. Der elektrische Schalter 500 umfasst eine Schaltwelle 510, die mit elektrischen Kontakten verbunden ist. Beispielsweise können dies Bewegkontakte 521, 521‘ und Festkontakte 522, 522‘ sein. Durch eine Drehung der Schaltwelle 510 können die elektrischen Kontakte 521, 521‘; 522, 522‘ den elektrischen Schalter 500 öffnen oder schließen. In 3 is an electrical switch 500 with a switch lock 100 shown. The electric switch 500 includes a switching shaft 510 which is connected to electrical contacts. For example, this can be moving contacts 521 . 521 ' and fixed contacts 522 . 522 ' be. By a rotation of the switching shaft 510 can the electrical contacts 521 . 521 '; 522 . 522 ' the electrical switch 500 open or close.

Das Schaltschloss 100 umfasst weiter ein Betätigungselement 130. Dies kann beispielsweise ein Kipphebel 130 sein. Ebenso ist denkbar, dass das Betätigungselement 130 als Drehhebel ausgebildet ist. The switch lock 100 further comprises an actuating element 130 , This can, for example, a rocker arm 130 be. It is also conceivable that the actuating element 130 is designed as a rotary lever.

Weiter umfasst das Schaltschloss 100 eine Feder 110 und einen Verrastmechanismus 120. Der Ablauf, wie vom Betätigungselement 130 die Schaltwelle 510 des elektrischen Schalters 500 betätigt wird zum Öffnen (OFF-Position) oder Schließen (ON-Position) des elektrischen Stromes, wird im Folgenden weiter dargelegt. Next includes the switch lock 100 a feather 110 and a latching mechanism 120 , The process, as from the actuator 130 the shift shaft 510 of the electrical switch 500 is operated to open (OFF position) or closing (ON position) of the electric current, will be further explained below.

Beim Schließen des elektrischen Stromes, d. h. der Betätigung des Betätigungselements 130 in Richtung der ON-Position, wird die Feder 110 gespannt. Die Feder 110 dient als Energiespeicher und kann diese Energie aufgrund des Verrastmechanismus 120 noch nicht auf die Schaltwelle 510 des elektrischen Schalters 500 abgeben. Erst bei Erreichen der ON-Position gibt der Verrastmechanismus 120 die Energie der Feder 110 frei zur Betätigung der Schaltwelle 510 des elektrischen Schalters 500. When closing the electric current, ie the operation of the actuator 130 towards the ON position, becomes the spring 110 curious; excited. The feather 110 serves as energy storage and can this energy due to the locking mechanism 120 not yet on the stem 510 of the electrical switch 500 submit. Only when reaching the ON position gives the locking mechanism 120 the energy of the spring 110 free for actuating the selector shaft 510 of the electrical switch 500 ,

In 1 ist der Umschaltpunkt U des erfindungsgemäßen Schaltschlosses 100 dargestellt. Dazu wird für einen Kipphebel 130 der halbkreisförmige Weg von der OFF-Position zur ON-Position dargestellt. Der Kipphebel 130 wird in Richtung der ON-Position bewegt und spannt dadurch die Feder 110. Am Umschaltpunkt U des Energiespeichers bzw. der Feder 110 wird die Energie freigegeben zur Betätigung der Schaltwelle 510. In 1 is the switching point U of the switching mechanism according to the invention 100 shown. This is for a rocker arm 130 the semicircular path from the OFF position to the ON position is shown. The rocker arm 130 is moved in the direction of the ON position, thereby tensioning the spring 110 , At the switching point U of the energy storage or the spring 110 the energy is released to actuate the switching shaft 510 ,

In 1 ist ein typischer Umschaltpunkt USdT, wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist, dargestellt. Typischerweise liegt dieser Umschaltpunkt bei 70 % des Weges des Kipphebels 130 zwischen der OFF-Position und der ON-Position. Dadurch, dass der Umschaltpunkt aus dem Stand der Technik USdT bei 70% liegt, wird durch die Bewegung weiter in Richtung der ON-Position keine weitere Energie in der Feder 110 des elektrischen Schalters 500 aufgebaut. Vorteilhaft ist also beim erfindungsgemäßen Schaltschloss 100, dass der Umschaltpunkt U an der ON-Position direkt angeordnet ist und der gesamte Weg des Kipphebels 130 zum Spannen der Feder 110 verwendet wird. In 1 is a typical switching point U SdT , as is known in the art, shown. Typically, this switching point is at 70% of the way of the rocker arm 130 between the OFF position and the ON position. Due to the fact that the switching point of the prior art U SdT is at 70%, moving further in the direction of the ON position does not result in any further energy in the spring 110 of the electrical switch 500 built up. So it is advantageous in the switching mechanism according to the invention 100 in that the switching point U is arranged directly at the ON position and the entire path of the rocker arm 130 for tensioning the spring 110 is used.

Das Umschalten, also die Freigabe der Energie der Feder 110 zur Betätigung der Schaltwelle 510 des elektrischen Schalters 500, wird durch die Berührung des Betätigungselements 130 bzw. des Kipphebels 130 mit dem Verrastmechanismus 120 aktiviert. Dadurch, dass der Kipphebel 130 mit dem Verrastmechanismus 120 in mechanischen Kontakt kommt, kommt es zu der Aktivierung des Verrastmechanismus 120 und somit zu einer Betätigung der Schaltwelle 510. The switching, so the release of the energy of the spring 110 for actuating the switching shaft 510 of the electrical switch 500 , is caused by the touch of the actuator 130 or the rocker arm 130 with the locking mechanism 120 activated. Because of the rocker arm 130 with the locking mechanism 120 comes into mechanical contact, it comes to the activation of the latching mechanism 120 and thus to an actuation of the switching shaft 510 ,

In 2 ist die in der Feder 110 gespeicherte Energie über dem Weg des Kipphebels 130 aufgetragen. Beginnend von der OFF-Position wird durch die Betätigung des Kipphebels 130 in Richtung der ON-Position Energie in der Feder 110 aufgebaut. Im Stand der Technik wird bei ca. 70 % des Weges des Kipphebels 130 der Umschaltpunkt USdT erreicht, der die Betätigung der Schaltwelle 510 freigibt. Durch das erfindungsgemäße Schaltschloss 100 verschiebt sich der Umschaltpunkt U hin zur ON-Position. Dadurch wird ebenso der Weg bis zur ON-Position verwendet, um Energie in der Feder 110 zu speichern, also diese zu spannen. Insgesamt kann mit dem erfindungsgemäßen Schaltschloss 100 mehr Energie in der Feder 110 gespeichert werden. In 2 is the one in the spring 110 stored energy over the way of the rocker arm 130 applied. Starting from the OFF position is by the operation of the rocker arm 130 toward the ON position energy in the spring 110 built up. In the prior art is at about 70% of the way the rocker arm 130 the switching point U reaches SdT , the actuation of the switching shaft 510 releases. By the switching mechanism according to the invention 100 shifts the switching point U to the ON position. This also uses the way up to the ON position for energy in the spring 110 to store, so to stretch this. Overall, with the switching mechanism according to the invention 100 more energy in the spring 110 get saved.

Durch das erfindungsgemäße Schaltschloss 100 wird der maximale Energiegehalt der Feder 110 genutzt. Durch den Verrastmechanismus 120 wird die Feder 110 maximal ausgelenkt und die maximale Energie an die Schaltwelle 510 des elektrischen Schalters 500 übertragen. Bei herkömmlichen Kipphebel-Schaltschlössern wird diese bereits bei etwa 70 % freigegeben. By the switching mechanism according to the invention 100 becomes the maximum energy content of the spring 110 used. By the locking mechanism 120 becomes the spring 110 maximally deflected and the maximum energy to the shift shaft 510 of the electrical switch 500 transfer. In conventional toggle switch locks this is already released at about 70%.

Die Freigabe der Energie der Feder 110 wird durch den Verrastmechanismus 120 und nicht über ein Kräftegleichgewicht bestimmt, welches äußeren Einflüssen unterliegt und durch diese beeinträchtigt wird. Somit weist das erfindungsgemäße Schaltschloss 100 keine reibungsbedingten oder geschwindigkeitsbedingten Schwankungen am Umschaltpunkt auf. The release of the energy of the spring 110 is through the latching mechanism 120 and not determined by an equilibrium of forces, which is subject to external influences and is affected by them. Thus, the switching mechanism according to the invention 100 No frictional or speed-related fluctuations at the switching point.

Dadurch, dass die Feder 110 maximal in ihrer Energie ausgenutzt wird, kann diese kleiner und somit günstiger und mechanisch stabiler ausgelegt werden. Because of the spring 110 maximum is used in their energy, this can be designed smaller and thus cheaper and more mechanically stable.

Durch die definierte Energiemenge, welche keine Schwankungen durch äußere Einflüsse erfährt, ist eine engere Abstimmung zwischen Schaltschloss und Schaltwelle möglich. Due to the defined amount of energy, which experiences no fluctuations due to external influences, a closer coordination between switching mechanism and switching shaft is possible.

Claims (6)

Schaltschloss (100) für einen elektrischen Schalter (500), wobei das Schaltschloss (100) eine Feder (110), einen Verrastmechanismus (120) und ein Betätigungselement (130) umfasst, mit welchem eine Schaltwelle (510) des elektrischen Schalters (500) betätigt wird zum Öffnen (OFF-Position) oder Schließen (ON-Position) des elektrischen Stroms, dadurch gekennzeichnet, dass beim Schließen des elektrischen Stroms das Betätigungselement (130) in Richtung der ON-Position betätigt wird und dadurch die Feder (110) gespannt wird und bei Erreichen der ON-Position der Verrastmechanismus (120) die Energie der Feder (110) freigibt zur Betätigung der Schaltwelle (510) des elektrischen Schalters (500). Switch lock ( 100 ) for an electrical switch ( 500 ), whereby the switch lock ( 100 ) a feather ( 110 ), a locking mechanism ( 120 ) and an actuator ( 130 ), with which a switching shaft ( 510 ) of the electrical switch ( 500 ) is actuated to open (OFF position) or close (ON position) of the electric current, characterized in that when closing the electric current, the actuating element ( 130 ) is actuated in the direction of the ON position and thereby the spring ( 110 ) and when the ON position is reached, the locking mechanism ( 120 ) the energy of the spring ( 110 ) releases to actuate the switching shaft ( 510 ) of the electrical switch ( 500 ). Schaltschloss (100) gemäß Anspruch 1, bei dem das Betätigungselement (130) als Kipphebel oder als Drehhebel ausgebildet ist. Switch lock ( 100 ) according to claim 1, wherein the actuating element ( 130 ) is designed as a rocker arm or as a rotary lever. Schaltschloss (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem der Verrastmechanismus (120) durch Berührung des Betätigungselements (130) aktiviert wird. Switch lock ( 100 ) according to claim 1 or 2, wherein the latching mechanism ( 120 ) by touching the actuating element ( 130 ) is activated. Elektrischer Schalter (500) mit einem Schaltschloss (100) gemäß einem der vorherigen Ansprüche und einer Schaltwelle (510), wobei die Schaltwelle (510) betätigbar ist von der Energie der Feder (110). Electric switch ( 500 ) with a switch lock ( 100 ) according to one of the preceding claims and a switching shaft ( 510 ), wherein the shift shaft ( 510 ) is actuated by the energy of the spring ( 110 ). Elektrischer Schalter (500) gemäß Anspruch 4, bei dem bei Erreichen der ON-Position der Verrastmechanismus (120) die Energie der Feder (110) freigibt zur Betätigung der Schaltwelle (510) des elektrischen Schalters (500) und die Schaltwelle (510) mindestens einen Bewegkontakt (521; 521‘) mit einem Festkontakt (522; 522‘) in mechanischen Kontakt bringt. Electric switch ( 500 ) according to claim 4, wherein upon reaching the ON position, the latching mechanism ( 120 ) the energy of the spring ( 110 ) releases to actuate the switching shaft ( 510 ) of the electrical switch ( 500 ) and the shift shaft ( 510 ) at least one moving contact ( 521 ; 521 ' ) with a fixed contact ( 522 ; 522 ' ) brings into mechanical contact. Elektrischer Schalter (500) gemäß Anspruch 4 oder 5, bei dem der elektrische Schalter (500) als Leistungsschalter ausgebildet ist. Electric switch ( 500 ) according to claim 4 or 5, wherein the electrical switch ( 500 ) is designed as a circuit breaker.
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